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技术专题-中高渗储层防砂/塌完井技术

发布者:PSCCL  发布时间:2013-5-27 14:29:57

目前,防砂是解决油气田出砂问题的主要途径。防砂又称控砂,是指对于出砂的油气井采取合理的开采机制,或直接采取机械、化学等方法阻止地层产出砂进入井筒或人工加强井筒附近地层岩石的固结程度从而达到控制地层出砂目的的一系列措施。油气井防砂工作主要涉及如下几个环节和问题:
 (1) 对于特定油气藏或油气井,到底应该选择哪一类或哪一种防砂工艺?这是一个防砂工艺适应性评价与优选问题。
 (2) 在选择防砂工艺类型时,除了考虑挡砂效果外,还要考虑措施本身对产能的影响。那么,对于具体的油气井条件和防砂工艺类型,这个产能影响的程度到底有多大?这属于防砂井产能预测与评价问题。
 (3) 防砂工艺参数优化设计问题,也是油气井防砂工作中最重要的环节。

 (4) 防砂工艺措施效果评价。

上述油气井防砂工作的各个环节实质都是防砂工程师根据要解决的问题和目的做出科学合理的决策;并且,上述每一个决策环节都不是孤立的,而是相互联系的。要想达到最好的防砂效果,上述各个决策过程都需要科学合理,这实质是一个油气井防砂工艺综合决策问题。


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油气井防砂工艺类型


油气井防砂工艺技术走过了几十年的历史,目前形成了机械、化学以及复合等系列的防砂工艺技术。每种防砂工艺具有各自的技术原理、特点及适应性。了解防砂工艺技术本身对于选取合理的工艺方案以及科学的施工工艺参数设计具有重要意义。

  (1) 机械滤砂管类防砂工艺

 该种工艺仅仅在出砂层位悬挂机械挡砂工具,达到阻止地层砂流出到地面的目的。该来工艺施工简单\有效期较短,适用于出砂不严重的垂直井和水平井。

 目前常用的机械滤砂管多达十几种,包括饶丝筛管、双层预充填砾石绕丝筛管、割缝衬管、金属棉(毡、网布)滤砂管、树脂石英砂滤砂管、陶瓷滤砂管、冶金粉末滤砂管、精密微孔滤砂管以及其它新型滤砂器 。

 (2) 砾石充填类防砂工艺

 该类防砂工艺在井筒或管外地层充填砾石层。砾石层为高渗透性、高强度的挡砂屏障,绕丝筛管支撑砾石层。该种工艺挡砂效果好,有效期长,是目前主流的防砂工艺之一。

 (3) 涂敷砂人工井壁防砂工艺

 涂敷砂人工井壁防砂是使用石英砂(或其它材料)与化学剂混合形成涂敷砂,用水携带到地层亏空位置,在地层条件下涂敷砂表面涂层软化固结,形成具有一定强度和渗透性的人工井壁。

 (4) 化学防砂

 化学防砂是指化学剂固砂,地面注入化学固砂剂或注入原料在地下合成固砂剂,对井底附近地层进行重新固结,达到阻止地层出砂的目的。

 (5) 压裂充填防砂

 压裂充填防砂是一种新型防砂工艺技术,是压裂和砾石充填结合的产物。水力压裂产生短而宽、高导流能力的人工裂缝,用砾石充填裂缝。利用现有的砾石充填井下工具,一次完成压裂和充填过程。其技术关键是端部脱砂。在水力压裂过程中,有控制的使支撑剂由裂缝端部脱出,形成一个端部支撑剂桥堵,阻止裂缝向外伸长。随后泵入高砂比砂浆,使裂缝宽度增大,缝内填砂浓度变大而形成一条有很高导流能力的裂缝。如使用纤维,则压裂防砂可不使用筛管,实现无筛管压裂充填增产防砂目的。

 (6) 其它防砂工艺

 随着技术的不断进步,新的防砂工艺(滤砂介质、化学剂、充填工艺)不断涌现,丰富了油气井防砂工艺技术体系。每种防砂工艺的应用效果与具体区块的地质条件、流体物性、生产方式等息息相关。


  

防砂方案评价与优选


目前使用的防砂方法有十几种之多,每种防砂方法都有各自的特点和适应性,对于特定的出砂油气井,防砂成功的关键是防砂方法的选择,防砂方法选择不当是导致防砂失败的主要原因之一。

防砂方案优选是根据油气井出砂预测或实际出砂情况,考虑岩石物性、流体物性、生产方式、工作制度,根据各种防砂工艺适应性知识库并结合专家经验,评价各种防砂工艺针对特定油气层、区块或井号的适应性,确定防砂工艺类型或方式。
基于各种防砂工艺适应条件及其知识库的构建,以及利用模糊评判和BP人工神经网络方法进行防砂方法综合评判的原理和技术。评判模型以知识库为依据,可以针对不同井或区块的具体条件考虑各种因素,首先选出技术上可行(技术评价指标较高)的若干种防砂方法;然后对这些防砂方法分别进行作业后的产能预测,再考虑各种经济因素应用不同寿命方案的经济评价方法进行相对经济对比,最后选出技术上合理、经济上可行的最优防砂方法。

本套技术适用于现场各种实际情况。

 

防砂工艺参数优化设计


防砂工艺参数设计是防砂综合决策的重要内容之一。对于选定的防砂工艺类型,科学的参数设计是保证防砂作业成功的关键。防砂工艺参数设计的基本原则为:>能有效防止地层出砂 ;>获得尽可能低的产能降低率;>能够保证顺利施工;>较好的经济效益。

不同的防砂工艺类型,其工艺参数设计的重点或要解决的问题不同:

 机械滤砂管防砂—筛管选型、缝宽/挡砂精度设计
 砾石充填—砾石尺寸、砾石层特性、顺利施工

 端部脱砂压裂—裂缝形态控制、端部脱砂实现、宽缝充填、泵注程序

 化学固砂—固结区域的渗透性与固结强度、有效期

 水平井、大斜度井砾石充填—顺利施工保证完全充填


 

 

防砂井产能预测与评价


防砂井的产能预测与评价对于合理地选择和设计防砂方案、选择防砂后举升方式及生产参数调整,进而充分发挥油气井经济潜力具有重要意义。准确的防砂井产能和经济效果预测是选择合理的防砂方案的基础和前提。防砂的目的是阻止地层出砂或地层砂不进入井筒,前提条件是防砂措施不能对油气井产能造成较大的影响即要有较好的经济效果。而各种防砂方法及不同的施工参数对油气井产能造成影响的方式和程度都各不相同,因此选择具体的防砂方案时除了选择挡砂效果好的防砂方法外,还必须准确了解防砂后油气井的产能及经济效益情况,从而选出技术可行、经济效益最佳的防砂方案。

  防砂井产能评价的基本任务是评价具体的防砂措施对油气井产能的影响,并预测防砂后的油气井流入动态关系。其基本内容包括:
  (1) 防砂措施对井底造成的流动特性的改变及相应流动压降与表皮系数预测,附加压降及表皮系数表征防砂措施对井底流动条件的影响;
  (2) 防砂产能比预测,防砂产能比即油气井防砂后油井产液指数或气井无阻流量与防砂前数值之比,表征防砂措施对油气井产能的影响程度;

  (3) 油气井防砂后的流入动态关系预测,为生产参数调整提供依据。


 


防砂措施效果综合评价


防砂是国内外疏松砂岩出砂油气藏开采过程中要采取的主要措施之一,防砂效果的评价是油气井防砂综合决策的重要内容之一。只有进行科学客观的评价,才能确定防砂决策是否科学、防砂措施是否合理,总结成功的经验,寻找失败的原因,为改进防砂工艺决策和参数设计提供依据。

防砂措施对油气井生产动态主要产生如下三方面的作用:
  挡砂作用,即防砂措施应该能够阻挡地层继续出砂或将其阻挡在井底。

  增产作用,即采取防砂措施后提高了油气井的实际产量。在有些情况下,防砂后能够放大压差生产从而达到增产效果也是防砂措施的重要目的之一。

  对井底流动条件的改善作用,任何防砂措施都会在井底产生新的阻力区域或改变已有渗流介质的特性,即改变井底附近的流动条件,从而对油气井的表皮系数、产油指数(油井)、无阻流量(气井)产生影响。防砂措施前后油气井的日产量的变化除了与井底流动条件改善有关外,还可能与采取的工作制度有关;而表皮系数、无阻流量、采油指数等指标则与工作制度无关,才能更真实的体现防砂措施对油气井生产动态的实质影响[1,2]。


根据上述分析,防砂措施效果的综合评价应考虑上述三方面的作用,相应的效果评价体系可分为三个层次:第一个层次为挡砂效果评价;第二个层次为增产效果评价;第三个层次为防砂措施改善井底流动条件的效果评价。前两个层次的评价反映的是直观现象,而第三个层次的评价才真实反映防砂措施对油气井流动条件的影响,对于分析防砂参数设计和施工是否合理具有重要意义。


上述技术与计算模型均已集成入Sandcontrol Office系统平台,欢迎交流合作。



 

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